Manyetizma nedir? Manyetizma konu anlatımı. Mıknatıs nedir? Mıknatıs çeşitleri nelerdir? Elektromanyetizma ne demektir? Manyetik Alan ne anlama gelir?
Fizik biliminin önemli bölümlerinden biridir. Genel olarak ikiye ayrılarak incelenebilir: 1) Manyetizma, 2) Elektromanyetizma.
Manyetizma dalının ana elemanı «mıknatıs» adı verilen, kendine has bazı özellikleri olan cisimlerdir. Onun İçin önce mıknatısın ne olduğunu gözden geçirdim:
Mıknatıs Nedir?
Demir ve çelik parçalarını çeken, serbest olarak asıldığı zaman belli bir doğrultuyu alan cisimlere «mıknatıs» denir.
Mıknatıs, tabiatta bulunduğu için çok eskiden beri bilinmektedir. Eski insanlar «mıknatıs taşı» ya da «Manyetit» adını verdikleri bir maden filizinin yukarıda anlattığımız özellikleri gösterdiğini biliyorlardı. «Manyetit» adı o zamanlar da önemli bir şehir olan Manisa’dan gelir. Çünkü Manyetit filizi Manisa çevresinde çoktur. Manyetitin kimyasal yapısı tür. Bu formülden de anlaşıldığı gibi Manyetit, demirin bir oksididir.
Çelik bir çubuğu manyetitin yanına koyarsak, çelik çubuk da mıknatıs özellikleri kazanır, o da mıknatıs olur. Böylece, mıknatısları ikiye ayırabiliriz. Birinci türden olanlara «doğal mıknatıs», ikinci türden olanlara da «yapay mıknatıs» adı verilir. Pratikte daha çok yapay mıknatıslar kullanılır.
Mıknatısın Kutupları, — Bir mıknatıs çubuğunu demir tozuna batırıp kaldıracak olursak demir tozlarının moknatısın iki ucunda toplandığını görürüz. Bu deney bize mıknatısın uçlarında çekim özelliğinin daha çok olduğunu gösterir. Mıknatısın uçlarına «kutup» adı verilir. Her mıknatısın mutlaka iki kutbu vardır. Tek kutuplu mıknatıs elde edilemez. Uzun bir mıknatıs çubuğunu ikiye bölsek gene ikişer kutuplu iki tane mıknatıs elde ederiz. Bu parçaları da ikiye bölsek doğan mıknatısların da gene ikişer kutuplarının bulunduğu görülür. Bu parçalamayı ne kadar sürdürürsek sürdürelim sonuç değişmez.
Tersine, kırdığımız parçaları yeniden birleştirirsek, ortaya raslıyan kutupların yok olduğunu, yalnız iki tane kutbun kaldığını görürüz.
Çelik Neden Mıknatıslaşır?
Bu deney bize mıknatısın yapısı hakkında yeterli bilgiyi verir. Bir mıknatıs, «mıknatıs molekülü» adı verilen iki kutuplu çok büyük mıknatıslardan yapılmıştır. Bu mıknatıs molekülleri de çubuğun boyunca düzgün olarak sıralanmışlardır. Diğer cisimlerde ise böyle bir sıralanma yoktur. Mıknatıs yanına koyduğumuz çelik çubuğun mıknatıs molekülleri de sıraya girer. Böylece çelik çubuk da mıknatıs halini alır.
Gene aynı yapı şeklinden dolayı, çekiçle dövülen, sert bir yere çarpılan, ya da 800°’ ye kadar ısıtılan bir mıknatıs, mıknatıslığını kaybeder. Çünkü çarpma, ya da sıcaklık etkisiyle moleküllerinin sırası bozulmuştur.
Küçük bir mıknatıs çubuğunu, yatay duracak, fakat serbestçe dönecek şekilde asalım. Çubuk bir süre küçük salınımlar yapar, sonunda belli bir durumu alarak durur. Kutuplarından biri dünyanın Kuzey Kutbu’na, öteki de dünyanın Güney Kutbu’na dönmüştür. Bu deneyi nerede yaparsak yapalım kutuplar hep dünyanın kutuplarını gösterecektir. Yön bulunmasında kullanılan pusulular bu esasa dayanarak yapılır. Mıknatıs çubuğunun, dünyanın Kuzey Kutbu’nu gösteren kutbuna «kuzey kutbu» denir; N harfiyle gösterilir. Güney kutbunu gösteren ucuna da «güney kutbu» denir; S harfiyle gösterilir.
Kutupların Özellikleri
Yatay duracak şekilde asılmış iki mıknatıs çubuğunu birbirine yaklaştırırsak, bunların aynı adı taşıyan kutuplarının birbirlerini ittiklerini, ayrı adı taşıyan kutuplarının da birbirlerini çektiklerini görürüz. Bu da bütün mıknatıslar için doğru olan bir kuraldır. Her mıknatısın aynı adlı kutupları birbirini iter, ayrı adlı kutupları birbirini çeker.
Coulomb (Kulomb) Kanunu. — İki mıknatısın arasındaki itme, ya da çekme kuvvetinin değerini veren kanundur.
formülü ile gösterilir. Burada F itme ya da çekme kuvvetini, bir mıknatısın kutup şiddetini, öbür mıknatısın kutup şiddetini, r iki mıknatıs arasındaki uzaklığı gösterir. , kutup şiddetlerinin birimi «kutup birimi»dir. 1 kutup birimi şöyle tanımlanır: Yukarıdaki formüle göre bir mıknatıs kutbu, kendisiyle aynı değerde olan başka bir mıknatıs kutbunu, boşlukta, 1 santimetre uzaklıkta, 1 dinlik bir kuvvetle çeker, ya da iterse, o mıknatısların kutuplarının şiddeti 1 kutup birimidir.
Yapay Mıknatıs Nasıl Elde Edilir
Bir mıknatısın yakınına konan, ya da mıknatısa değdirilen demir ve çelik çubuklar da mıknatıs haline gelirler. Bu olaya «etkiyle mıknatıslanma» adı verilir. Yeni elde edilen mıknatısın kutupları, asıl mıknatısın kutuplarına ters olarak teşekkül eder. Demir çubuğun, asıl mıknatısın N kutbuna yakın olan ucu S kutbu olur, S kutbuna yakın ucu da N kutbu olur.
Demir çubuğu, asıl mıknatısın yanından uzaklaştırırsak, mıknatıs özelliğini kaybettiğini görürüz. Bu çeşit mıknatıslanmaya «geçici mıknatıslanma» denir. Oysa aynı deneyde demir çubuk yerine çelikten bir çubuk kullancak, çelik asıl mıknatıstan uzaklaştırılınca da mıknatıs özelliği gösterir. Buna da «sürekli mıknatıslanma» denir. Pratikte kullanılan mıknatıslar çoğunlukla çelikten, bazı durumlarda da özel alaşımlardan yapılırlar. Mıknatıs haline getirilecek çelik, başka bir mıknatısa sürtülür.
Mıknatıs elde etmek için başka bir yol da elektrik akımından yararlanmaktır.
Manyetik Alan
Bir mıknatısın çevresinde mıknatıs etkisi görülen bölgeye «Manyetik alan» denir. Her mıknatısın çevresinde bir Manyetik alan vardır. Yalnız, bu alanın şiddeti mıknatısın kutup şiddetine bağlıdır. Bîr mıknatısın yakınına küçük bir pusula ibresi koyarsak, ibrenin aldığı doğrultu «Manyetik alanın doğrultusu» nu gösterir. Pusulanın kutup şiddetine m, pusula üzerine etkiliyen kuvvete de F dersek, Manyetik alanı veren H’nin değeri şu formülle bulunur:
Manyetik alan birimi «gauss» tur. Bir Manyetik alan içinde kutup şiddeti 1 olan bir mıknatıs üzerine 1 dinlik bir kuvvet etkiliyorsa, o Manyetik alanın şiddeti 1 «gauss» tur.
Yerin Manyetik alanı. — Dünyanın da bir mıknatıs gibi Manyetik alanı vardır. Yerin neden Manyetik alanının bulunduğu kesin olarak anlaşılamamıştır. Bu alanın etkisiyle pusulalar hep kuzey-güney doğrultusunu almaktadır. Yalnız Manyetik kuzey-güney doğrultusu ile, yani pusulaların aldığı doğrultu ile, coğrafi kuzey-güney doğrultusu arasında çok küçük bir fark vardır. Bu farka «Manyetik sapma» adı verilir. Manyetik sapma, yeryüzünde bulunduğumuz yere göre değişir. Onun için, pusulayla duyarlı olarak yön belirtmek istersek, üzerinde bulunduğumuz noktanın Manyetik sapmasını da bilmek, ona göre hesap yapmak gerekir.
Elektromanyetizma
Üzerinden akım geçen bir iletkenin çevresinde de Manyetik alana benzer bir alan doğar. Bu alana «elektromanyetik alan», bu alanı, kanunlarını inceleyen bilim dalına da «elektromanyetizma» denir.
Etkiyle mıknatıslanmada anlattığımız gibi bir elektromanyetik alan içine konan demir çubuk geçici olarak, çelik çubuk ise sürekli olarak mıknatıslanır. Üzerine iletken tel sarılıp, telden akım geçirilen bir demir çubuk da aynı şekilde mıknatıslanır. Akım kesilince mıknatıslığı kaybolur. Buna «elektromıknatıs» elenir. Elektrik tekniğinde çok kullanılır. Bunun en basit örneğini elektrik zilinde bulabiliriz. Zilin içinde düğmeye basıldığı, yani akım geçtiği sürece mıknatıslanan demir bir çubuk vardır.